百万机组机组超超临界锅炉技术特点.ppt

专题课件1000MW机组超超临界锅炉技术特点,主要介绍内容,SBWL1000MW超超临界锅炉技术来源；Alstom公司超临界锅炉技术特征及业绩；1000MW等级超超临界直流锅炉方案简介；塔式布置双烟道布置,SBWL1000MW超超临界锅炉技术来源,2003年从AlstomPower,USA公司转让了600MW超临界/9001000MW超超临界锅炉技术2004年从AlstomPowerBoilerGmbH公司转让了800MW1000MW超超临界塔式锅炉技术,引进APBG超超临界锅炉技术特征,容量：800MW1000MW压力：25.4MPa30.0MPa温度：540605oC/569615oC炉型：塔式炉燃烧方式：四角切圆燃烧（单炉膛单切圆）水冷壁形式：螺旋管启动系统：简单疏水系统、带再循环泵、热交换器,引进APUSA超超临界锅炉技术特征,容量：800MW1000MW压力：25.4MPa30.0MPa温度：540605oC/569615oC炉型：型炉燃烧方式：四角切圆燃烧（单炉膛单切圆，双切圆）水冷壁形式：垂直管、螺旋管启动系统：简单疏水系统、带再循环泵、热交换器,外高桥2x900MW,主蒸汽279MPa(设计压力)542C774.4kg/s(2,788t/h)再热蒸汽69MPa(设计压力)568C687.6kg/s(2,475t/h)给水273C煤种烟煤,外高桥三期2x1,000MW,纵切面,主蒸汽29.7MPa(设计压力)605C820.8kg/s(2,955t/h)再热蒸汽7.0MPa(设计压力)603C678.6kg/s(2,443t/h)给水297C煤种烟煤,主蒸汽参数275MPa(设计压力)560C1,080t/h再热蒸汽温度560C燃料烟煤,I/SVestkraft-DenmarkVestkraftPS-Unit3-400MW,塔式炉典型业绩,韩国Yonghung电厂超临界滑压2x800MW,单机功率:800MW最大连续处理:5,324,168lb/hr(671kg/s)过热出口压力:3627psig(250bar)过热出口温度:1056F(569C)再热出口温度:1056F(569C)煤种:澳大利亚烟煤,Comanche3#,容量：800MW采用变压垂直管圈水冷壁设计参数：过热器出口压力26.2MPa过热器出口温度568oC再热器出口温度596oC,上锅超临界及超超临界锅炉业绩,至目前为止，上海锅炉厂有限公司承接的1000MW超超临界锅炉有16台，其中4台为双烟道布置、12台为塔式布置、600MW级超超临界锅炉10台、600MW等级超临界锅炉60台。,1000MW塔式布置,外高桥三期台数：2流量：2955t/h压力：28.0MPa温度：605/603oC国华浙江宁海电厂台数：2流量：3093t/h压力：27.46MPa温度：605/603oC,1000MW双烟道布置,天津国投北疆电厂台数：2流量：3102t/h压力：27.46MPa温度：605/603oC广东粤电平海电厂台数：2流量：3093t/h压力：27.46MPa温度：605/603oC,设计条件-蒸汽参数,锅炉最大连续蒸发量(BMCR)对应于汽机在VWO工况下的进汽量锅炉额定蒸发量(BRL)即是汽机在TRL（1000MW）工况下的进汽量（进汽量等同于TMCR工况）,1000MW等级超超临界直流锅炉方案简介,设计条件-煤质资料,灰结渣特性评价,煤种分析,总体评价：设计煤种、校核煤分别属于高挥发分A烟煤和高挥发分B烟煤。水分含量为14%-16.5%，灰分含量为7.04%-13.07%。修正燃料比（固定碳/挥发份），设计煤种为2.12，校核煤种为1.80。含氮量为0.64%-0.66%。灰成分分析评价综合灰熔点温度、酸碱比等指标判断，设计煤种和校核煤种均具有严重的结渣倾向；设计煤种和校核煤种的沾污特性严重从灰中的SiO2、Al2O3、Fe2O3含量以及磨损指数EI等综合判断，设计煤种和校核煤种具有轻微磨损特性；设计煤种/校核煤种硫份和灰份含量都比较低，铁和碱金属在灰中的含量中等，但钙含量较高可有助于减轻腐蚀，设计煤种不具有腐蚀性。对于校核煤硫份比较低但是灰份中等，然而，灰中由于高的硅/氧化铝，非常低的铁含量和中等程度的钠/钾含量，所以校核煤种同样也不具有高的腐蚀性。,不同结渣特性炉膛断面热负荷数值,方案设计考虑,重点考虑炉内结渣及炉膛出口处受热面管子堆渣和水冷壁高温腐蚀。同时对煤种变化和煤质变差后，煤粉的着火、燃烧的稳定、高效，煤质适应能力、负荷调节能力、制粉系统匹配，低NOX排放、低负荷稳燃等方面，也将采取切实有效的措施。另外还对高温段受热面炉内烟气腐蚀和抗锅内蒸汽高温氧化及尾部对流受热面的磨损问题作考虑。,塔式锅炉是不同于双烟道锅炉的一种炉型，相对于双烟道锅炉在中国市场上的普遍性而言，塔式锅炉在国内并不多见，但在欧洲比较普遍，上海外高桥二期900MW超临界锅炉（由ALSTOMPower,EVT设计）和三期1000MW超超临界锅炉（由上海锅炉厂有限公司设计）均采用塔式锅炉。,塔式布置方案,塔式布置锅炉优点（1）,塔式锅炉适合于大容量高参数超超临界锅炉烟气温度和速度分布均匀水冷壁出口及过热器、再热器出口汽温偏差小,塔式锅炉适合于燃用易结渣煤种低的燃烧室出口烟气温度烟气温度及热负荷分布均匀,塔式布置锅炉优点（2）,塔式锅炉-具备优异的备用和快速启动特点所有的受热面均采用水平布置，具有很强的自疏水能力受压件防磨蚀性能好,塔式布置锅炉优点（3）,塔式锅炉结构简单，布置规正受热面布置呈上部紧凑，下部宽松方式，减少并避免了堵灰现象；悬吊结构规则，支撑结构简单；运行过程中锅炉能自由膨胀；占地面积小；,塔式布置锅炉优点（4）,塔式炉切圆燃烧,塔式炉布置最早在60年代为配合褐煤而设计的，然后再应用到其他煤种。所有在欧洲的现代超临界锅炉都采用塔式单烟道设计。塔式单烟道设计在直流炉技术中非常具有竞争力-在重量上无明显差别-在地基负荷上无明显差别安装可以不需要特殊吊车-可使用中国现有的吊车安装周期塔式单烟道和型炉相同-部件个数更少维护工作量显著降低-在所有的项目中都得到验证,锅炉总体布置图,锅炉主要界限尺寸,锅炉主要热力数据,炉膛容积热负荷：65.93kw/m3炉膛断面热负荷：4.471Mw/m2燃烧器区域热负荷：1.072Mw/m2炉膛出口温度：995oC燃烧室出口烟温：1220oC排烟温度（修正后）：125oC热风温度（一次/二次）331/342oC锅炉保证热效率：（BRL)93.72%省煤器烟气流速：6.1m/s,与外高桥二期和三期比较,与外高桥三期项目相比，宁海项目炉膛断面积增加16.2%,炉膛容积增加13.3%，EPRS增加9%。,炉膛尺寸比较图,水冷壁系统,下水冷壁：螺旋管圈26.21度38.17.33、SA-209T138.17.33、SA-213T1238.17.33、SA-213T23772根St=53mm质量流速2292/709kg/m2.s过渡联箱标高68.18m，圈数1.1上水冷壁：1544根St=60mm38.17.33、SA-213T23质量流速1115/376kg/m2.s772根St=120mm44.57.33、SA-213T23质量流速1499/464kg/m2.s,螺旋水冷壁出口温度,螺旋水冷壁出口温度,启动系统,启动系统流程图,1、启动和低负荷运行时，不但能回收全部工质，还可100%回收疏水热量2、可有效缩短冷态和温态启动时间，相比于简单疏水扩容启动系统，当冷态启动时，点火至汽机冲转时间可缩短7080分钟；温态启动可缩短1020分钟3、可降低給水泵在启动和低负荷运行的功率4、适合于频繁启动、带循环负荷和二班制运行机组,再循环启动系统优点,外高桥三期受热面布置,外高桥三期受热面材料选用,受热面选材及温度,高温过热器出口汽温比较(600MWUnits),Fluegasductwidth/depthmm,TemperatureC,外高桥二期900MW锅炉过热器、再热器出口温度,主蒸汽和高温再热蒸汽管道选材,大容量超超临界机组的主蒸汽和高温再热蒸汽管道，将比常规超临界机组面临更高压力和更高温度的考验。首先，管道材料的高温蠕变强度必须满足由于管道热膨胀而引起的热应力的要求。一般来说，适合于作为高温蒸汽管道的材料，其在工作温度下的105小时蠕变应力值应达到90100MPa。同时，还要求管道材料的热膨胀系数比较小且导热率较大，从而能够降低管道内的热应力水平。超临界工程主蒸汽及热再热蒸汽管道可选择的材料较多，有P92、P122、E911等新材料，也包括应用已较多的P91材料，但由于目前我国各工程均在建设中，国外工程运行时间业不长，尚有许多问题需要现在及今后面对,T/P92材料许用应力,外高桥二期900MW锅炉燃烧器6000h运行后,外高桥三期燃烧器布置,SOFA,Intermediate&LowerWindbox,UpperWindboxincl.CCOFA,外高桥二期/宁海二期空气分布,NOx外高桥二期测试结果,辅助系统配置,1、汽轮机旁路系统按照欧洲的设计惯例，系统配置了100%的高压旁路和65%的低压旁路，取消了过热器出口安全阀的设置。配置了再热器安全阀，和锅炉的低压旁路一起达到保护再热器的目的。再热器安全阀数量，再热器出口4台。2、给水泵配置2台50%容量气动泵和1台3040%电动泵,HP旁路推荐意见,LP旁路推荐意见,电动给水泵配置比较,吹灰系统,蒸汽吹灰：墙式短行程吹灰器：64只可伸缩式长行程吹灰器：96只空气预热器吹灰器：4只蒸汽汽源取自再热器进口。水吹：可伸缩式长行程吹灰器：8只炉膛出口烟气温度探针：2台,制粉系统匹配,正压冷一次风直吹系统:HP型磨煤机MPS型磨煤机SM型磨煤机双进双出型磨煤机,塔式炉钢结构,煤仓间、锅炉本体、空预器,1、筒式钢框架；2、大板梁和炉顶桁架；3、锅炉两侧辅钢架；4、炉前辅钢架；5、钢平台；6、空气预热器钢架；,1000MW塔式锅炉钢结构主要结构组成如下：,1000MW塔式锅炉的结构形式和受力体系不同于国内常规的双烟道布置的300MW、600MW和1000MW锅炉钢结构炉架。常规双烟道布置的锅炉钢架和平台框架以及空气预热器框架是一个整体，塔式将钢结构分成主体钢架和辅助钢架。1000MW塔式锅炉钢结构主要结构组成如下：筒式框架、大板梁和炉顶桁架、锅炉两侧辅钢架、炉前辅钢架、钢平台和空气预热器钢架。1000MW塔式锅炉钢结构主要特点是：筒式框架是锅炉的主要受力结构，其不但承受垂直力，又是传递水平力的主要结构。筒式框架自己组成一个稳定结构，两侧辅钢架、炉前辅钢架和钢平台依附在筒式框架上。这就给安装带来一个好处，只要将筒式框架、炉顶平台、大板梁及其桁架安装完毕后就可以吊受热面，安装钢结构和受热面可以同时进行，对缩短安装周期带来益处。,塔式锅炉钢结构特点,锅炉总体布置图,根据循环负荷设计分离器,大量采用高档次材料,采用低NOx燃烧系统,再循环泵启动系统,挡板调节,螺旋管圈水冷壁,P型布置,锅炉主要界限尺寸,锅炉主要热力数据,炉膛容积热负荷：72.02kw/m3炉膛断面热负荷：4.485Mw/m2燃烧器区域热负荷：1.652Mw/m2炉膛出口温度：963oC燃烧室出口烟温：1295oC排烟温度（修正后）：127oC热风温度（一次/二次）340/348oC锅炉保证热效率：（BRL)93.80%省煤器烟气流速：6.51/8.7m/s,先进成熟可靠的燃烧系统,燃烧方式采用从ALSTOM公司引进的低NOx切向燃烧系统（LNTFSTM），具有以下技术特点：LNTFS是一种经过考验的成熟技术，迄今在全球范围内已有超过200台的新建和改造锅炉的成功运行业绩，总的装机容量大于62,000MW；ALSTOM公司至今已经有94台双切圆的锅炉，其中49台容量大于675MWLNTFS在降低NOx排放的同时，着重考虑提高锅炉不投油低负荷稳燃能力和燃烧效率；通过技术的不断更新，LNTFS在防止炉内结渣、高温腐蚀和降低炉膛出口烟温偏差等方面，同样具有独特的效果；目前镇江电厂性能试验鉴定，典型的神华煤：216mg/Nm3（BMCR,6%O2)。,燃烧系统,ALSTOM公司最新的燃烧器设计技术，其燃烧器设计改进主要如下：1、采用CCOFA和SOFA实现对燃烧区域过量空气系数的多级控制；2、采用可水平摆动调节的SOFA喷嘴设计，控制炉膛出口烟温偏差；3、燃烧器摆动系统设计的改进；4、采用强化着火煤粉喷嘴设计；5、带同心切圆燃烧方式（CFS）的多隔仓辅助风设计；6、燃烧器采用不分组的型式。,燃烧系统改进,煤粉燃烧器立面布置图,煤粉燃烧器平面布置图,SOFA燃烧器立面布置图及运行方式,LNTFS过量空气系数,炉膛出口烟温分布,炉膛出口烟速分布,水冷壁流程布置,水冷系统,水冷壁流程布置,螺旋管：管子根数：654根管子节距：54mm管子规格：F38.1管子材料：15CrMoG螺旋角度：20.7424垂直管管子根数：1962根管子节距：50.8mm管子规格：F31.8管子材料：15CrMoG，T22螺旋管/垂直管比：1：3,不同负荷下的质量流速,螺旋管与垂直管过渡段,螺旋管圈水冷系统与燃烧方式的完美结合,燃烧系统：切园燃烧方式的独有特点就是其沿炉膛宽度方向的热负荷分布不随锅炉负荷的变化而变化，高度方向的热负荷分布也是基本一致的。而且每面墙（前墙，后墙，侧墙之间的热负荷分布是一致的，相互之间没有区别）。水冷系统：由于采用螺旋管圈水冷系统，所以对于每一根管子，都是均匀地通过每一面墙。由于每各管子的任何一点与其它管子相比，其受热条件都是一致的，再加上其结构上的一致性，确保了其水冷壁出口汽温基本一致。,四角切圆燃烧方式,B,C,D,E层一次风所处的温度场分布,B层一次风,F层一次风所处的温度场分布,燃烧器摆动对炉膛吸热的影响,螺旋管圈水冷壁,螺旋管圈水冷壁出口,螺旋管圈水冷壁出口蒸汽温度镇江电厂600MW,垂直管圈水冷壁出口,过热器系统,炉顶、包复过热器低温过热器分隔屏过热器后屏过热器末级过热器采用煤水比和三级喷水减温调节汽温。喷水量按8%BMCR设计，减温器的管道和阀门的设计能力按10%BMCR的流量。,过热器、再热器受热面,过热器系统流程图,再热器系统,再热器受热面分二级布置。第一级布置在尾部分隔前烟道，受热面分为水平段和垂直段；第二级再热器（末级）布置在水平烟道上方。采用尾部挡板调温为主；采用燃烧器摆动调温；过量空气系数。,再热器系统流程图,过热器与再热器系统设计与调温方式的完美结合经济性,过热器系统：具有强烈的辐射特性（约80%），同时也具有一定的对流特性。主要采用煤水比三级喷水减温调节。再热器系统：具有纯对流特性，可调节部分的吸热部分占再热器总吸热的大部分（约57-62%）。档板调节为主，辅助调节为燃烧器摆动和空气量。,高等级材料的合理应用-安全性,对于处于高温部分的：后屏，末级过热器和末级再热器，其炉内部分全部采用HR3C和SUPER304H（喷丸），确保锅炉的长期安全运行。同时，所有受热面管的壁温余度不小于15oC。,分隔屏过热器材料分段图,后屏过热器材料分段图,末级过热器材料分段图,末级再热器材料分段图,过热器、再热器出口集箱管道材料,采用SA-335P92材料许用应力按ECCC05规范,600MW受热面实测数据,在BMCR工况下，沿炉膛宽度方向，最高出口汽温596oC（报警温度610oC），最低温度562oC，偏差34oC。,600MW受热面实测数据,在BMCR工况下，沿炉膛宽度方向，最高出口汽温537oC（报警温度579oC），最低温度521oC，偏差16oC。,600MW受热面实测数据,在BMCR工况下，沿炉膛宽度方向，最高出口汽温593oC（报警温度620oC），最低温度553oC，偏差4